智能电液阀门执行机构控制器的研究

　　引言

　　电液阀门执行机构是工业自动控制系统的重要控制元件，可以对压力、流量、温度等进行调节，所以广泛应用在化工、石油、冶金、电力、煤炭等工业过程控制系统中。目前现有的电液阀门执行机构控制手段落后，结构复杂，可靠性和稳定性较差。随着数字技术和微处理器技术的迅速发展以及国内工业自动化水平的日益提高，技术密集的要求越来越高，迫切需要智能化的电液阀门执行机构来代替目前使用的产品，以提高自动化程度和生产效率。本文正是在此基础上对智能电液阀门执行机构控器做了深入的研究。

　　1 控制器的硬件设计及工作原理

　　智能电液阀门执行机构控制器硬件组成的基本结构框图如图1所示。

　　图1 控制器硬件组成结构框图

　　1.1 结构

　　该控制系统硬件设计包括两大部分内容：一是单片机基本系统及其扩展部分设计， 本系统接口扩展是指8155的扩展；二是功能模块设计，如信号采集功能模块、信号控制功能模块、显示模块、通讯模块等。

　　1.2 工作原理

　　通过外部DC4～20mA或DC1～5V的模拟信号，或0～100%的阀门开度百分比控制阀门开度，也可通过上位机设定数字信号，进行开度控制。控制器接收到执行器的开度反馈信号，通过比较输入信号与反馈信号，产生起停和换向信号。从而使阀门开启或关闭、运行到指定开度位置，同时将实际开度位置回送控制中心并实时显示阀门开度及系统的工作状态，在电机运转过程中，不断检测电机电流，若发现电机在一定时间内过流，控制器就发出命令，切断电动机电源并发出警报。

　　1.3 系统功能的设计

　　本设计要求系统具有如下功能：

　　① 开度设定信号输入。能随时对阀门执行机构进行开度设定；

　　② 实时控制。中央处理单元将阀门开度设定信号与现场实际阀门位置比较，输出控制量，对阀门开度进行实时控制；

　　③ 显示功能。系统能检测阀门开度并能用液晶显示器实时显示阀门的开度；

　　④ 远程信号反馈。将阀门开度参数经D/A转换后以相应的DC4～20mA标准电流信号形式输出给远程控制中心；

　　⑤ 系统参数调整。系统参数包括灵敏度、零点、行程和电机额定电流，在系统运行的初始阶段能够对这些参数进行调整；

　　⑥ 运行状态指示。包括正常运行指示、故障指示、参数设置指示、复位指示等；

　　⑦ 通过状态选择开关选择系统操作模式和状态，如“自动/手动”等；

　　⑧ 用上位机进行远程控制，通过串行口与单片机进行通讯。